Question

在120 ℃，101 kPa條件下，由H₂、CH₄、CO組成的混合氣體a mL，通入一定量(設為x mL)氧氣使其完全燃燒。

(1)若a mL混合氣體完全燃燒后消耗相同條件下氧氣的體積也為a mL(即x=a mL)，則原混合氣體中CH₄的體積分數是_________。

(2)若完全燃燒后生成CO₂和H₂O(g)的總體積在相同條件下為2a mL，則原混合氣體中CH₄的體積分數是_________�，F要測定原混合氣體中H₂的體積分數，還必須知道相同條件下的其他數據，它們可以是_________ (填選項字母)。

A.2a mol混合氣體的密度

B.生成CO₂氣體的總體積

C.生成H₂O(g)的總質量

(3)若原混合氣體完全燃燒所得氣體中只有CO₂和H₂O(g)，則x的取值范圍是_________。

Answer 1

(1)1/3(或33.3%)  (2)1/2或(50%)  ABC  (3)a/2＜x＜2a

解析:

(1)根據反應方程式：CH₄+2O₂CO₂+2H₂O  ①；2H₂+O₂====2H₂O  ②；2CO+O₂====2CO₂  ③；②③中等物質的量的氫氣與一氧化碳燃燒消耗的氧氣相同，故可設a mL氣體中CH₄：n mL，則CO、H₂的和為(a-n) mL，耗氧：，故n=a/3。

(2)根據方程式②③，H₂—H₂O，CO—CO₂，即H₂、CO燃燒生成的H₂O(g)和CO₂(g)的體積與原H₂、CO的體積相等，故混合氣體燃燒后生成氣體的總體積增大只由CH₄燃燒導致，設CH₄為W mL，則生成CO₂和H₂O(g) 3W mL，故3W-W=a，W=a/2。

(3)根據極限法：當混合氣體中H₂、CO無限少，耗O₂最多，x=2a，當混合氣體中CH₄無限少，耗O₂最少，x=a/2。